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第3課時(shí)　電化學(xué)中多池串聯(lián)及電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算(拓展課)
一、多池串聯(lián)
(一)有外接電源電池類型的判斷方法
有外接電源的各電池均為電解池,若電池陽極材料與電解質(zhì)溶液中的陽離子相同,則該電池為電鍍池。如
則甲為電鍍池,乙、丙均為電解池。
(二)無外接電源電池類型的判斷方法
1.直接判斷
非常直觀明顯的裝置,如圖所示:A為原電池,B為電解池,甲池為原電池,其余為電解池。
2.根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷
原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個(gè)金屬電極一個(gè)碳棒電極;而電解池則一般兩個(gè)都是惰性電極,如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng),電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖所示。B為原電池,A為電解池。
3.根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷
在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極,并由此判斷電池類型。如圖所示。
若C極溶解,D極上析出Cu,B極附近溶液變紅,A極上放出黃綠色氣體,則可知乙是原電池,D是正極,C是負(fù)極;甲是電解池,A是陽極,B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng),A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。
　　[例1]　某同學(xué)組裝如圖所示的電化學(xué)裝置,電極Ⅰ為Al,其他均為Cu,則下列說法正確的是 (　　)
A.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)
B.電極Ⅱ逐漸溶解
C.電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,電極Ⅲ上析出64 g Cu
D.電流方向:電極Ⅳ→ →電極Ⅰ
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|思維建模|“串聯(lián)”類裝置的解題流程
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
1.如圖甲、乙為相互串聯(lián)的兩個(gè)電解池,下列說法正確的是 (　　)
A.甲池若為精煉銅的裝置,A極材料是粗銅
B.乙池中若滴入少量酚酞溶液,開始一段時(shí)間后C極附近變淺紅色
C.若甲池為電鍍銅的裝置,陰極增重12.8 g,乙池陽極放出氣體為4.48 L
D.Fe極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-
2.(2022·山東卷改編)設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定,借助其降解乙酸鹽生成CO2,將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoO2(s)轉(zhuǎn)化為Co2+,工作時(shí)保持厭氧環(huán)境,并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì),右側(cè)裝置為原電池。下列說法正確的是 (　　)
A.裝置工作時(shí),甲室溶液pH逐漸增大
B.裝置工作一段時(shí)間后,乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸
C.乙室電極反應(yīng)式為LiCoO2+2H2O+e-Li++Co2++4OH-
D.若甲室Co2+減少200 mg,乙室Co2+增加300 mg,則此時(shí)沒有進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移
3.如圖所示的裝置,X、Y都是惰性電極。將電路接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在Fe極附近顯紅色。試回答下列問題:
(1)甲裝置是甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)的結(jié)構(gòu)示意圖,則a處通入的是　　　　(填“CH4”或“O2”),該電極上發(fā)生的反應(yīng)類型是　　　反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。
(2)在乙裝置中,總反應(yīng)的離子方程式是 　。
(3)工作一段時(shí)間之后,丙裝置中硫酸銅溶液的濃度　　　　(填“增大”“減小”或“不變”),如果丙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4 g,則甲裝置中消耗的CH4的質(zhì)量為　　　g。
(4)丁裝置中在通電一段時(shí)間后,Y電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是　　　　　　　　　　。
二、電解的相關(guān)計(jì)算
　　[例2]　如圖,X是直流電源,電池中c、d、e、f為石墨棒,接通電路后,發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。回答下列問題:
(1)電源a為　　　(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽”,下同)極,d極上的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　　　,Z池中f為　　　　極,e極上的電極反應(yīng)式為 　。
(2)當(dāng)電路中通過0.02 mol電子時(shí),d極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為　　　　 L,Y池中溶液的pH為　　　　;Z池中析出銅的質(zhì)量為　　　 g,產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為　　　　 L。
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|思維建模|三種常見計(jì)算方法
根據(jù)總 反應(yīng)式 先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式,最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算
根據(jù)電 子守恒 ①用于串聯(lián)電路的陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算,其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。 ②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算
根據(jù) 關(guān)系式 根據(jù)得失電子守恒建立已知量與未知量之間的關(guān)系,得出計(jì)算所需的關(guān)系式
如以通過4 mol e-為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系:
4e-~~
　　　 　陽極產(chǎn)物　 　陰極產(chǎn)物
(式中M為金屬,n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
1.(2025·烏魯木齊高二檢測)用惰性電極電解1 mol·L-1 CuSO4和0.1 mol·L-1 Cu(NO3)2的混合液100 mL,當(dāng)陽極析出896 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí),切斷電源,使電極仍浸在溶液中,充分反應(yīng)后,陰極比原來增重 (　　)
A.7.04 g B.5.12 g
C.3.2 g D.1.28 g
2.常溫下用惰性電極電解200 mL 氯化鈉、硫酸銅的混合溶液,所得氣體的體積隨時(shí)間的變化如圖所示,根據(jù)圖中信息回答下列問題(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積,且忽略氣體在水中的溶解和溶液體積的變化)。
(1)曲線　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示陽極產(chǎn)生氣體的體積變化。
(2)氯化鈉的物質(zhì)的量濃度為　　　　,硫酸銅的物質(zhì)的量濃度為　　　　。
(3)t2時(shí)所得溶液的pH為　　　　。
3.KIO3可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑,可采用“電解法”制備。先將一定量的碘溶于過量氫氧化鉀溶液,發(fā)生反應(yīng):3I2+6KOH5KI+KIO3+3H2O,將反應(yīng)后的溶液加入陽極區(qū),陰極區(qū)加入氫氧化鉀溶液,開始電解。裝置如下圖所示:
回答下列問題:
(1)惰性電極M為　　　　(填“陽極”或“陰極”),其電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若電解時(shí)用鉛酸蓄電池做電源,當(dāng)消耗2 mol單質(zhì)鉛時(shí),電解生成氣體的物質(zhì)的量是　　　mol。
(3)若電解結(jié)束時(shí),陽極反應(yīng)生成10 mol KIO3,則理論上消耗的I2的物質(zhì)的量為　　　mol。
(4)常溫下若有0.9 mol K+通過陽離子交換膜,陰極區(qū)KOH溶液pH由13升到14,則陰極區(qū)KOH溶液體積為　　　L(忽略溶液體積變化)。
(5)若電解池工作前,陽極室和陰極室中電解液質(zhì)量相等,當(dāng)轉(zhuǎn)移　　　　mol電子時(shí),兩側(cè)電解液的質(zhì)量差為308 g。
第3課時(shí)　電化學(xué)中多池串聯(lián)及電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算
[例1]　選D　電極Ⅰ上電極反應(yīng)式為Al-3e-Al3+,發(fā)生氧化反應(yīng),故A錯(cuò)誤;電極Ⅱ是正極,正極上發(fā)生反應(yīng)為Cu2++2e-Cu,所以電極Ⅱ質(zhì)量逐漸增大,故B錯(cuò)誤;電極Ⅲ為陽極,電極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+,電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,電極Ⅲ上溶解銅0.1 mol,質(zhì)量為6.4 g,故C錯(cuò)誤;電流方向從正極流向陽極,陰極流向負(fù)極,即電極Ⅳ→ →電極Ⅰ,故D正確。
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
1.選D　電解精煉銅時(shí),粗銅作陽極,接外接電源的正極,A極連接電源的負(fù)極,應(yīng)是純銅,A錯(cuò)誤;Fe極是陰極,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,故乙池中Fe電極附近變淺紅色,B錯(cuò)誤,D正確;電鍍銅時(shí),陰極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu,增重12.8 g時(shí)生成0.2 mol Cu,電路中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子,乙池中陽極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒推知,生成0.2 mol Cl2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48 L,其他狀況則不一定,C錯(cuò)誤。
2.選B　電池工作時(shí),左側(cè)為電解池,左側(cè)石墨極為陽極,電極反應(yīng)式為CH3COO--8e-+2H2O2CO2↑+7H+,H+移向甲室,溶液pH減小,A錯(cuò)誤;對于乙室,正極上LiCoO2得到電子,被還原為Co2+,同時(shí)得到Li+,其中的O與溶液中的H+結(jié)合生成H2O,因此電池工作一段時(shí)間后應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸,B正確;電解質(zhì)溶液為酸性,不可能大量存在OH-,乙室電極反應(yīng)式為LiCoO2+e-+4H+Li++Co2++2H2O,C錯(cuò)誤;若甲室Co2+減少200 mg,電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為n(e-)=×2≈0.006 8 mol ,乙室Co2+增加300 mg,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e-)=×1≈0.005 1 mol,說明此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移,D錯(cuò)誤。
3.解析:(1)甲裝置為燃料電池,a極為負(fù)極,應(yīng)通入燃料甲烷發(fā)生氧化反應(yīng);(2)乙裝置為電解飽和食鹽水,總反應(yīng)的離子方程式:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-;(3)丙裝置為電解精煉銅,初始階段陽極由粗銅中比銅活潑的金屬失電子,陰極消耗銅離子,所以溶液中硫酸銅濃度降低;如果丙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4 g,說明生成Cu 0.1 mol,電路中轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.2 mol,則甲裝置中消耗的CH4的物質(zhì)的量為0.025 mol,對應(yīng)質(zhì)量為0.4 g;(4)丁裝置Y為陰極,其電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是Cu2++ 2e-Cu。
答案:(1)CH4　氧化　(2)2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-　(3)減小　0.4　(4)Cu2++ 2e-Cu
二 　
[例2]　解析:(1)用直流電電解飽和NaCl溶液,陽極電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,d附近顯紅色,因此d為陰極,a為電源的正極,f為陰極,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu,e為陽極,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑;(2)由上述分析,Y池總反應(yīng)為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,Z池總反應(yīng)為2CuSO4+2H2O2H2SO4+O2↑+2Cu,當(dāng)電路中通過0.02 mol電子時(shí),d極產(chǎn)生0.01 mol的H2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.224 L,同時(shí)生成0.02 mol OH-,c(OH-)=0.1 mol·L-1,Y池中溶液的pH為13;Z池中析出銅的物質(zhì)的量為0.01 mol,質(zhì)量為0.64 g,陽極產(chǎn)生0.005 mol O2,標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.112 L。
答案:(1)正　2H2O+2e-2OH-+H2↑　陰　2H2O-4e-4H++O2↑　(2)0.224　13　0.64　0.112
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
1.選B　由題意可知,硫酸銅和硝酸銅混合溶液中銅離子的物質(zhì)的量為(1+0.1)mol·L-1×0.1 L=0.11 mol,用惰性電極電解混合溶液,當(dāng)陽極析出標(biāo)準(zhǔn)狀況896 mL氧氣時(shí),外電路轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為×4 mol=0.16 mol<0.11 mol×2,則溶液中銅離子未完全放電,陰極析出銅的質(zhì)量=0.16 mol××64 g·mol-1=5.12 g。
2.解析:(1)陰極上Cu2+首先放電,故開始時(shí),陰極上無氣體生成,故曲線Ⅱ表示陽極產(chǎn)生氣體的體積變化。(2)0~t1內(nèi)陽極發(fā)生的反應(yīng)為2Cl--2e-Cl2↑,n(Cl2)==0.01 mol,n(NaCl)=n(Cl-)=2n(Cl2)=0.02 mol,c(NaCl)==0.1 mol·L-1;陰極上依次發(fā)生反應(yīng):Cu2++2e-Cu、2H2O+2e-H2↑+2OH-,陽極上依次發(fā)生反應(yīng):2Cl--2e-Cl2↑、2H2O-4e-O2↑+4H+,由圖可知V(H2)=0.672 L,V(Cl2)=0.224 L,V(O2)=0.448 L,由得失電子守恒可知×2+c(Cu2+)×0.2 L×2=×2+×4,解得c(Cu2+)=0.1 mol·L-1。(3)由4OH-~O2~4H+可得:n(H+)=×4=0.02 mol,則溶液中的c(H+)==0.1 mol·L-1,pH=1。
答案:(1)Ⅱ　(2)0.1 mol·L-1　0.1 mol·L-1　(3)1
3.解析:(1)惰性電極M為陽極,其電極反應(yīng)式為I-+6OH--6e-I+3H2O。(2)若電解時(shí)用鉛酸蓄電池做電源,由關(guān)系式Pb~2e-~H2,當(dāng)消耗2 mol單質(zhì)鉛時(shí),電解生成氣體的物質(zhì)的量是2 mol。(3)若電解結(jié)束時(shí),由關(guān)系式3I2~5I-~5I,陽極反應(yīng)生成10 mol KIO3,則理論上消耗的I2的物質(zhì)的量為×3=6 mol。(4)常溫下若有0.9 mol K+通過陽離子交換膜,陰極區(qū)KOH溶液pH由13升到14,氫氧根離子的濃度由0.1 mol·L-1提高到1 mol·L-1,1 mol·L-1×V-0.1 mol·L-1×V=0.9 mol,V=1 L,則陰極區(qū)KOH溶液體積為1 L(忽略溶液體積變化)。(5)若電解池工作前,陽極室和陰極室中電解液質(zhì)量相等,每轉(zhuǎn)移1 mol電子,陽極減少1 mol鉀離子,減少39 g,陰極增加1 mol鉀離子,同時(shí)減少1 mol氫原子,增加38 g,當(dāng)轉(zhuǎn)移=4 mol電子時(shí),兩側(cè)電解液的質(zhì)量差為308 g。
答案:(1)陽極　I-+6OH--6e-I+3H2O　(2)2
(3)6　(4)1　(5)4
6 / 6(共60張PPT)
第3課時(shí)　電化學(xué)中多池串聯(lián)及電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算(拓展課)
一、多池串聯(lián)
二、電解的相關(guān)計(jì)算
課時(shí)跟蹤檢測
目錄
一、多池串聯(lián)
(一)有外接電源電池類型的判斷方法
有外接電源的各電池均為電解池，若電池陽極材料與電解質(zhì)溶液中的陽離子相同，則該電池為電鍍池。如
則甲為電鍍池，乙、丙均為電解池。
(二)無外接電源電池類型的判斷方法
1.直接判斷
非常直觀明顯的裝置，如圖所示:A為原電池，B為電解池，甲池為原電池，其余為電解池。
2.根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷
原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個(gè)金屬電極一個(gè)碳棒電極；而電解池則一般兩個(gè)都是惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖所示。B為原電池，A為電解池。
3.根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷
在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，
并由此判斷電池類型。如圖所示。
若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。
[例1]　某同學(xué)組裝如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則下列說法正確的是 (　　)
A.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)
B.電極Ⅱ逐漸溶解
C.電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，電極Ⅲ上析出64 g Cu
D.電流方向:電極Ⅳ→ →電極Ⅰ
√
[解析]　電極Ⅰ上電極反應(yīng)式為Al-3e-==Al3+，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；電極Ⅱ是正極，正極上發(fā)生反應(yīng)為Cu2++2e-==Cu，所以電極Ⅱ質(zhì)量逐漸增大，故B錯(cuò)誤；電極Ⅲ為陽極，電極反應(yīng)式為Cu-2e-==Cu2+，電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，電極Ⅲ上溶解銅0.1 mol，質(zhì)量為6.4 g，故C錯(cuò)誤；電流方向從正極流向陽極，陰極流向負(fù)極，即電極Ⅳ→ →電極Ⅰ，故D正確。
|思維建模|“串聯(lián)”類裝置的解題流程
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
√
1.如圖甲、乙為相互串聯(lián)的兩個(gè)電解池，下列說法正確的是 (　　)
A.甲池若為精煉銅的裝置，A極材料是粗銅
B.乙池中若滴入少量酚酞溶液，開始一段時(shí)間后C極附近變淺紅色
C.若甲池為電鍍銅的裝置，陰極增重12.8 g，乙池陽極放出氣體為4.48 L
D.Fe極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-==H2↑+2OH-
解析:電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽極，接外接電源的正極，A極連接電源的負(fù)極，應(yīng)是純銅，A錯(cuò)誤；Fe極是陰極，電極反應(yīng)式為2H2O+2e-==2OH-+H2↑，故乙池中Fe電極附近變淺紅色，B錯(cuò)誤，D正確；電鍍銅時(shí)，陰極反應(yīng)式為Cu2++2e-==Cu，增重12.8 g時(shí)生成0.2 mol Cu，電路中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子，乙池中陽極反應(yīng)式為2Cl--2e-==Cl2↑，據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒推知，生成0.2 mol Cl2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48 L，其他狀況則不一定，C錯(cuò)誤。
√
2.(2022·山東卷改編)設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成CO2，將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoO2(s)轉(zhuǎn)化為Co2+，工作時(shí)保持厭氧環(huán)境，并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為原電池。下列說法正確的是 (　　)
A.裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸增大
B.裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸
C.乙室電極反應(yīng)式為LiCoO2+2H2O+e-==Li++Co2++4OH-
D.若甲室Co2+減少200 mg，乙室Co2+增加300 mg，則此時(shí)沒有進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移
解析:電池工作時(shí)，左側(cè)為電解池，左側(cè)石墨極為陽極，電極反應(yīng)式為CH3COO--8e-+2H2O==2CO2↑+7H+，H+移向甲室，溶液pH減小，A錯(cuò)誤；對于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2+，同時(shí)得到Li+，其中的O與溶液中的H+結(jié)合生成H2O，因此電池工作一段時(shí)間后應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸，B正確；電解質(zhì)溶液為酸性，不可能大量存在OH-，乙室電極反應(yīng)式為LiCoO2+e-+4H+==Li++Co2++2H2O，C錯(cuò)誤；若甲室Co2+減少200 mg，電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為n(e-)=×2≈0.006 8 mol ，乙室Co2+增加300 mg，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e-)=×1≈0.005 1 mol，說明此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移，D錯(cuò)誤。
3.如圖所示的裝置，X、Y都是惰性電極。將電路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色。試回答下列問題:
(1)甲裝置是甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)的結(jié)構(gòu)示意圖，則a處通入的是　　　　(填“CH4”或“O2”)，該電極上發(fā)生的反應(yīng)類型是　　　　反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。
解析:甲裝置為燃料電池，a極為負(fù)極，應(yīng)通入燃料甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)；
CH4
氧化
(2)在乙裝置中，總反應(yīng)的離子方程式是 　 。
解析:乙裝置為電解飽和食鹽水，總反應(yīng)的離子方程式:2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-；
2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-
3.如圖所示的裝置，X、Y都是惰性電極。將電路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色。試回答下列問題:
(3)工作一段時(shí)間之后，丙裝置中硫酸銅溶液的濃度　　　(填“增大”“減小”或“不變”)，如果丙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4 g，則甲裝置中消耗的CH4的質(zhì)量為　 　g。
解析:丙裝置為電解精煉銅，初始階段陽極由粗銅中比銅活潑的金屬失電子，陰極消耗銅離子，所以溶液中硫酸銅濃度降低；如果丙裝置中精銅電極的質(zhì)量增加了6.4 g，說明生成Cu 0.1 mol，電路中轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.2 mol，則甲裝置中消耗的CH4的物質(zhì)的量為0.025 mol，對應(yīng)質(zhì)量為0.4 g；
減小
0.4
3.如圖所示的裝置，X、Y都是惰性電極。將電路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe極附近顯紅色。試回答下列問題:
(4)丁裝置中在通電一段時(shí)間后，Y電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是　　　 　　。
解析:丁裝置Y為陰極，其電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是Cu2++ 2e-==Cu。
Cu2++ 2e-==Cu
二、電解的相關(guān)計(jì)算
　[例2]　如圖，X是直流電源，電池中c、d、e、f為石墨棒，接通電路后，發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。回答下列問題:
(1)電源a為　　(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽”，下同)極，d極上的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　 ，Z池中f為　　極，e極上的電極反應(yīng)式為
　 。
[解析]　用直流電電解飽和NaCl溶液，陽極電極反應(yīng)式為2Cl--2e-==Cl2↑，陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-==2OH-+H2↑，d附近顯紅色，因此d為陰極，a為電源的正極，f為陰極，電極反應(yīng)式為Cu2++2e-==Cu，e為陽極，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-==4H++O2↑；
正
2H2O+2e-==2OH-+H2↑
陰
2H2O-4e-==4H++O2↑
　[例2]　如圖，X是直流電源，電池中c、d、e、f為石墨棒，接通電路后，發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。回答下列問題:
(2)當(dāng)電路中通過0.02 mol電子時(shí)，d極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為
　　　　 L，Y池中溶液的pH為　　；Z池中析出銅的質(zhì)量為　　　 g，產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為　　　 L。
0.224
13
0.64
0.112
[解析]　由上述分析，Y池總反應(yīng)為2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，
Z池總反應(yīng)為2CuSO4+2H2O 2H2SO4+O2↑+2Cu，當(dāng)電路中通過0.02 mol電子時(shí)，d極產(chǎn)生0.01 mol的H2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.224 L，同時(shí)生成0.02 mol OH-，c(OH-)=0.1 mol·L-1，Y池中溶液的pH為13；Z池中析出銅的物質(zhì)的量為0.01 mol，質(zhì)量為0.64 g，陽極產(chǎn)生0.005 mol O2，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.112 L。
|思維建模|三種常見計(jì)算方法
根據(jù)總反應(yīng)式 先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算
根據(jù)電子守恒 ①用于串聯(lián)電路的陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。
②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算
根據(jù)關(guān)系式 根據(jù)得失電子守恒建立已知量與未知量之間的關(guān)系，得出計(jì)算所需的關(guān)系式
如以通過4 mol e-為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系:
4e-~~
　　　 　陽極產(chǎn)物 　　　　陰極產(chǎn)物
(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
√
1.(2025·烏魯木齊高二檢測)用惰性電極電解1 mol·L-1 CuSO4和0.1 mol·L-1 Cu(NO3)2的混合液100 mL，當(dāng)陽極析出896 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，切斷電源，使電極仍浸在溶液中，充分反應(yīng)后，陰極比原來增重 (　　)
A.7.04 g B.5.12 g C.3.2 g D.1.28 g
解析:由題意可知，硫酸銅和硝酸銅混合溶液中銅離子的物質(zhì)的量為(1+0.1)mol·L-1×0.1 L=0.11 mol，用惰性電極電解混合溶液，當(dāng)陽極析出標(biāo)準(zhǔn)狀況896 mL氧氣時(shí)，外電路轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為×4 mol=0.16 mol<0.11 mol×2，則溶液中銅離子未完全放電，陰極析出銅的質(zhì)量=0.16 mol××64 g·mol-1=5.12 g。
2.常溫下用惰性電極電解200 mL 氯化鈉、硫酸銅的混合溶液，所得氣體的體積隨時(shí)間的變化如圖所示，根據(jù)圖中信息回答下列問題(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，且忽略氣體在水中的溶解和溶液體積的變化)。
(1)曲線　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示陽極
產(chǎn)生氣體的體積變化。
解析:陰極上Cu2+首先放電，故開始時(shí)，陰極上無氣體生成，故曲線Ⅱ表示陽極產(chǎn)生氣體的體積變化。
Ⅱ
2.常溫下用惰性電極電解200 mL 氯化鈉、硫酸銅的混合溶液，所得氣體的體積隨時(shí)間的變化如圖所示，根據(jù)圖中信息回答下列問題(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，且忽略氣體在水中的溶解和溶液體積的變化)。
(2)氯化鈉的物質(zhì)的量濃度為　 　　　，
硫酸銅的物質(zhì)的量濃度為　　 　　。
解析:0~t1內(nèi)陽極發(fā)生的反應(yīng)為2Cl--2e-==Cl2↑，n(Cl2)==0.01 mol，n(NaCl)=n(Cl-)=2n(Cl2)=0.02 mol，c(NaCl)==0.1 mol·L-1；陰極上依次發(fā)生反應(yīng):Cu2++2e-==Cu、2H2O+2e-==H2↑+2OH-，陽極上依次發(fā)生反應(yīng):2Cl--2e-==Cl2↑、2H2O-4e-==O2↑+4H+，由圖可知V(H2)=0.672 L，V(Cl2)=0.224 L，V(O2)=0.448 L，由得失電子守恒可知×2+c(Cu2+)×0.2 L×2=×2+×4，解得c(Cu2+)=0.1 mol·L-1。
0.1 mol·L-1
0.1 mol·L-1　
解析:由4OH-~O2~4H+可得:n(H+)=
×4=0.02 mol，則溶液中的c(H+)==0.1 mol·L-1，pH=1。
2.常溫下用惰性電極電解200 mL 氯化鈉、硫酸銅的混合溶液，所得氣體的體積隨時(shí)間的變化如圖所示，根據(jù)圖中信息回答下列問題(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，且忽略氣體在水中的溶解和溶液體積的變化)。
(3)t2時(shí)所得溶液的pH為　　　　。
1
3.KIO3可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑，可采用“電解法”制備。先將一定量的碘溶于過量氫氧化鉀溶液，發(fā)生反應(yīng):3I2+6KOH==5KI+KIO3+3H2O，將反應(yīng)后的溶液加入陽極區(qū)，陰極區(qū)加入氫氧化鉀溶液，開始電解。
裝置如圖所示:
回答下列問題:
(1)惰性電極M為　　　　(填“陽極”或“陰極”)，其電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　。
解析:惰性電極M為陽極，其電極反應(yīng)式為I-+6OH--6e-==I+3H2O。
解析:若電解時(shí)用鉛酸蓄電池做電源，由關(guān)系式Pb~2e-~H2，當(dāng)消耗2 mol單質(zhì)鉛時(shí)，電解生成氣體的物質(zhì)的量是2 mol。
(2)若電解時(shí)用鉛酸蓄電池做電源，當(dāng)消耗2 mol單質(zhì)鉛時(shí)，電解生成氣體的物質(zhì)的量是　　　mol。
I-+6OH--6e-==I+3H2O
2
陽極
3.KIO3可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑，可采用“電解法”制備。先將一定量的碘溶于過量氫氧化鉀溶液，發(fā)生反應(yīng):3I2+6KOH==5KI+KIO3+3H2O，將反應(yīng)后的溶液加入陽極區(qū)，陰極區(qū)加入氫氧化鉀溶液，開始電解。
裝置如圖所示:
(3)若電解結(jié)束時(shí)，陽極反應(yīng)生成10 mol KIO3，則理論上消耗的I2的物質(zhì)的量為　　　　mol。
解析:若電解結(jié)束時(shí)，由關(guān)系式3I2~5I-~5I，陽極反應(yīng)生成10 mol KIO3，則理論上消耗的I2的物質(zhì)的量為×3=6 mol。
6
3.KIO3可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑，可采用“電解法”制備。先將一定量的碘溶于過量氫氧化鉀溶液，發(fā)生反應(yīng):3I2+6KOH==5KI+KIO3+3H2O，將反應(yīng)后的溶液加入陽極區(qū)，陰極區(qū)加入氫氧化鉀溶液，開始電解。
裝置如圖所示:
(4)常溫下若有0.9 mol K+通過陽離子交換膜，陰極區(qū)KOH溶液pH由13升到14，則陰極區(qū)KOH溶液體積為　　　L(忽略溶液體積變化)。
解析:常溫下若有0.9 mol K+通過陽離子交換膜，陰極區(qū)KOH溶液pH由13升到14，氫氧根離子的濃度由0.1 mol·L-1提高到1 mol·L-1，1 mol·L-1×V-0.1 mol·L-1
×V=0.9 mol，V=1 L，則陰極區(qū)KOH溶液體積為1 L(忽略溶液體積變化)。
1
3.KIO3可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑，可采用“電解法”制備。先將一定量的碘溶于過量氫氧化鉀溶液，發(fā)生反應(yīng):3I2+6KOH==5KI+KIO3+3H2O，將反應(yīng)后的溶液加入陽極區(qū)，陰極區(qū)加入氫氧化鉀溶液，開始電解。
裝置如圖所示:
(5)若電解池工作前，陽極室和陰極室中電解液質(zhì)量相等，當(dāng)轉(zhuǎn)移________　　　　mol電子時(shí)，兩側(cè)電解液的質(zhì)量差為308 g。
解析:若電解池工作前，陽極室和陰極室中電解液質(zhì)量相等，每轉(zhuǎn)移1 mol電子，陽極減少1 mol鉀離子，減少39 g，陰極增加1 mol鉀離子，同時(shí)減少1 mol氫原子，增加38 g，當(dāng)轉(zhuǎn)移=4 mol電子時(shí)，兩側(cè)電解液的質(zhì)量差為308 g。
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課時(shí)跟蹤檢測
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√
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一、選擇題
1.在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作電極進(jìn)行電解，兩極上均收集到2.24 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為(　　)
A.1 mol·L-1 B.2 mol·L-1
C.3 mol·L-1 D.4 mol·L-1
解析:分析電解H2SO4、CuSO4的混合液時(shí)陰、陽兩極的電極反應(yīng)可知，兩極產(chǎn)生的氣體分別為H2、O2各0.1 mol，O2是由OH-失去0.4 mol電子而得到，H2是由H+得到0.2 mol電子而生成。由電子得失守恒知，還有0.2 mol電子是Cu2+得到的，故Cu2+的物質(zhì)的量是0.1 mol，則Cu2+的物質(zhì)的量濃度為=1 mol·L-1。
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2.(2025·鄭州高二期中)如圖所示的裝置中，X、Y、Q、W都是石墨電極，將電源接通后，W極附近顏色逐漸加深。下列說法不正確的是 (　　)
A.電源的M極為正極
B.電極X和Y產(chǎn)生單質(zhì)物質(zhì)的量之比為1∶2
C.若甲裝置中盛有足量CuSO4溶液，通電一段時(shí)間，
加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)原狀
D.欲用乙裝置給銅鍍銀，U極應(yīng)該是Ag，電鍍液選擇AgNO3溶液
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解析:電源接通后，W極附近顏色逐漸加深，W是陰極，則N是原電池負(fù)極、M是正極，故A正確。X是陽極、Y是陰極，X極發(fā)生反應(yīng)4OH--4e-==2H2O+O2↑；Y極發(fā)生反應(yīng)Cu2++2e-==Cu，根據(jù)得失電子守恒，電極X和Y產(chǎn)生單質(zhì)物質(zhì)的量之比為1∶2，故B正確。若甲裝置中盛有足量硫酸銅溶液，X極放出O2、Y極生成Cu，通電一段時(shí)間，加入適量氧化銅可以使溶液恢復(fù)原狀，故C錯(cuò)誤。乙裝置U是陽極、R是陰極，欲用乙裝置給銅鍍銀，銀作陽極、銅作陰極，U極應(yīng)該是Ag，電鍍液選擇硝酸銀溶液，故D正確。
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3.電解一定量的硫酸銅溶液的實(shí)驗(yàn)裝置如圖①所示，電解的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖②所示，橫軸表示電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，縱軸表示電解過程中產(chǎn)生氣體的總體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則下列說法正確的是 (　　)
A.開始時(shí)b電極上有紅色物質(zhì)析出，而后有氣泡產(chǎn)生
B.a電極上的電子經(jīng)溶液流向b電極再流入直流電源
C.在PQ段，產(chǎn)生的H2和O2的體積之比為1∶2
D.從開始到Q點(diǎn)，裝置中產(chǎn)生的氣體中有0.1 mol氧氣
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解析:根據(jù)電子的流向可知，a電極為電解池的陰極、b電極為電解池的陽極。b電極上無紅色物質(zhì)析出，但一直有氧氣產(chǎn)生，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電子僅在外電路中移動，溶液中為陰、陽離子的定向移動，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖像和反應(yīng)過程可知，剛開始為電解CuSO4溶液的過程，僅有氧氣生成，PQ段為電解H2O的過程，則a電極上生成氫氣，b電極上生成氧氣，且二者的體積之比為2∶1，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在電解過程中，每轉(zhuǎn)移4 mol電子，有1 mol O2生成，由圖像可知，從開始到Q點(diǎn)轉(zhuǎn)移的電子為0.4 mol，故有0.1 mol O2生成，D項(xiàng)正確。
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4.NaBH4燃料電池具有電壓高、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)。以該燃料電池為電源電解精煉銅的裝置如圖所示。下列說法不正確的是 (　　)
A.離子交換膜應(yīng)為陽離子交換膜，Na+由左極室向右極室遷移
B.該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為B+8OH--8e-==B+6H2O
C.電解池中的電解質(zhì)溶液可以選擇 CuSO4溶液
D.每消耗2.24 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，A電極的質(zhì)量減輕12.8 g
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解析:通入O2發(fā)生反應(yīng)O2+4e-+2H2O==4OH-，通入O2的一極為正極。Na+通過交換膜進(jìn)入右邊得到濃NaOH溶液，故離子交換膜允許Na+通過，是陽離子交換膜，A正確；根據(jù)圖示，負(fù)極B轉(zhuǎn)化為 B，反應(yīng)式為B+8OH--8e-==B+6H2O，B正確；該電解池用于電解精煉銅，電解質(zhì)溶液可以選擇CuSO4溶液，C正確；A極連接原電池的正極，作陽極，每消耗2.24 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，轉(zhuǎn)移電子 0.4 mol，但陽極上(A極)為粗銅，不只有Cu參與放電，還有比Cu 活潑的金屬放電，故減少質(zhì)量不一定為12.8 g，D不正確。
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5.如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。下列有關(guān)說法正確的是 (　　)
A.通入氧氣的一極為正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為O2-4e-+2H2O==4OH-
B.乙裝置中鐵電極為陰極，電極反應(yīng)式為Fe-2e-==Fe2+
C.反應(yīng)一段時(shí)間后，乙裝置中在鐵電極區(qū)生成氫氧化鈉
D.反應(yīng)一段時(shí)間后，丙裝置中硫酸銅溶液濃度保持不變
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解析:甲裝置為燃料電池，通氧氣一極為正極，電解質(zhì)為KOH，正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O==4OH-，故A錯(cuò)誤；通甲醚的一極為負(fù)極，即Fe電極為陰極，陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-==H2↑+2OH-，故B錯(cuò)誤；乙裝置中鐵為陰極，陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-==H2↑+2OH-，X為陽離子交換膜，允許Na+通過，反應(yīng)一段時(shí)間后，乙裝置中鐵電極區(qū)生成NaOH，故C正確；丙裝置為電解池，精銅作陰極，電極反應(yīng)式為Cu2++2e-==Cu，粗銅作陽極，電極反應(yīng)式為Cu-2e-==Cu2+，但粗銅中含有比Cu活潑的金屬如Zn、Fe等，這些金屬先失電子，使CuSO4溶液的濃度減小，故D錯(cuò)誤。
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6.(2025·安慶高二檢測)常溫下用石墨作電極，電解100 mL 0.1 mol·L-1的Cu(NO3)2和0.1 mol·L-1的AgNO3組成的混合溶液，當(dāng)某一電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12 L時(shí)，假設(shè)溶液體積不變，下列說法正確的是 (　　)
A.陰極增重1.4 g B.所得溶液c(H+)<0.1 mol·L-1
C.陰極增重0.64 g D.所得溶液c(H+)>0.1 mol·L-1
解析:100 mL 0.1 mol·L-1的硝酸銅和0.1 mol·L-1的硝酸銀組成的混合溶液，含有銀離子、銅離子各0.01 mol，用石墨作電極電解混合液，當(dāng)某一電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12 L時(shí):
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假設(shè)1:當(dāng)陰極上生成的氣體體積為1.12 L，即=0.05 mol，說明銀離子、銅離子放電完全，溶液中的氫離子放電生成氫氣0.05 mol，
陰極:Ag++e-==Ag；Cu2++2e-==Cu；2H++2e-==H2↑，
轉(zhuǎn)移電子數(shù):Ag+　+　e-==Ag
0.01 0.01 0.01
Cu2+　+　 2e-==Cu
0.01 0.02 0.01
2H+　+　 2e-==H2↑
0.1 0.1 0.05
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共轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.01+0.02+0.1=0.13 mol，陰極增重0.01×108+0.01×64=1.72 g
陽極為氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應(yīng)式:
4OH--4e-==2H2O+O2↑
0.13 0.13
則反應(yīng)后溶液中的氫離子濃度為=0.3 mol·L-1，故D正確。
假設(shè)2:當(dāng)陽極上生成的氣體體積為1.12 L，即=0.05 mol，陽極電極反應(yīng)式:4OH--4e-==2H2O+O2↑，則共轉(zhuǎn)移電子0.05 mol×4=0.2 mol；
陰極:Ag++e-==Ag；Cu2++2e-==Cu；2H++2e-==H2↑；
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轉(zhuǎn)移電子數(shù):Ag+　+　e-==Ag
0.01 0.01 0.01
Cu2+　+　2e-==Cu
0.01 0.02 0.01
2H+　+　 2e- == H2↑
0.17 (0.2-0.03)=0.17 0.085
所以陰極增重0.01×108+0.01×64=1.72 g，反應(yīng)后溶液中的氫離子濃度為=0.3 mol·L-1，故D正確。
√
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7.用電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2)時(shí)，以鐵板作陰、陽極，處理過程中發(fā)生反應(yīng):Cr2+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列說法正確的是(　　)
A.電解過程中廢水的pH會減小
B.陽極反應(yīng)式為Fe-3e-==Fe3+
C.電解后除Cr(OH)3沉淀外，還有Fe(OH)3沉淀生成
D.電路中每轉(zhuǎn)移0.6 mol e-，最多有0.2 mol Cr2被氧化
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解析:由反應(yīng)式Cr2+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O可知，處理過程中消耗氫離子，溶液的酸性減弱，pH增大，故A錯(cuò)誤；電解時(shí)，鐵板作陽極，陽極反應(yīng)式為Fe-2e-==Fe2+，故B錯(cuò)誤；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的氫離子得到電子減少，同時(shí)生成氫氧根離子，Cr2+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O，有Fe3+生成，所以有Fe(OH)3沉淀生成，故C正確；Fe-2e-==Fe2+，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)0.6 mol需要
0.3 mol Fe，再根據(jù)反應(yīng)的離子方程式得關(guān)系式:6Fe~12e-~6Fe2+~Cr2，故被還原的Cr2的物質(zhì)的量為0.05 mol，故D錯(cuò)誤。
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8.(2025·湛江高二檢測)利用鎂 次氯酸鹽電池為電源，模擬電浮選凝聚法處理污水示意圖如圖所示，通過鐵和石墨電極在污水中電解，利用污水中溶解的氧將生成的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀吸附污染物，氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，從而達(dá)到凈水的目的。下列說法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.鎂 次氯酸鹽電池總反應(yīng)的離子方程式為
Mg+ClO-+H2O==Mg(OH)2+Cl-
B.M應(yīng)是石墨電極，N應(yīng)是鐵電極
C.生成Fe(OH)3沉淀反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++10H2O+O2==4Fe(OH)3↓+8H+
D.將污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層的氣泡成分主要是H2
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解析:由原電池結(jié)構(gòu)可知，Mg失去電子作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Mg+2OH--2e-==Mg(OH)2，石墨是正極，電極反應(yīng)式為ClO-+H2O+2e-==Cl-+2OH-，總反應(yīng)的離子方程式為Mg+ClO-+H2O==Mg(OH)2+Cl-，A項(xiàng)正確；污水處理中，要得到Fe(OH)3沉淀，應(yīng)引入Fe2+，鐵電極應(yīng)是陽極(M電極)，石墨應(yīng)是陰極(N電極)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵電極只能生成Fe2+，電極反應(yīng)式為Fe-2e-==Fe2+，F(xiàn)e2+被污水中溶解的O2氧化生成Fe(OH)3沉淀，離子方程式為4Fe2++10H2O+O2==4Fe(OH)3↓+8H+，C項(xiàng)正確；N電極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-==H2↑+2OH-，產(chǎn)生的H2將污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，D項(xiàng)正確。
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9.用石墨作電極電解1 000 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液，通電一段時(shí)間后關(guān)閉電源，測得溶液的質(zhì)量減少了13.4 g。下列有關(guān)敘述正確的是(NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值) (　　)
A.電解過程中流經(jīng)外電路的電子數(shù)目為0.1NA
B.兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.92 L氣體
C.電解后溶液中H+濃度為0.01 mol·L-1(假設(shè)溶液體積不變)
D.加入13.8 g Ag2CO3可將溶液復(fù)原
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解析:用石墨作電極電解1 000 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液，陰極上先發(fā)生的電極反應(yīng)為Ag++e-==Ag，假設(shè)0.1 mol銀離子全部放電，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1 mol，則析出金屬銀的質(zhì)量為0.1 mol×108 g·mol-1=10.8 g，此時(shí)陽極上的電極反應(yīng)為2H2O-4e-==O2↑+4H+，轉(zhuǎn)移0.1 mol電子時(shí)生成的氧氣的質(zhì)量為0.025 mol×32 g·mol-1=0.8 g，所以此時(shí)溶液質(zhì)量減少10.8 g+0.8 g=11.6 g<13.4 g，則接下來陰極上放電的是氫離子，陽極上仍是OH-放電，此階段相當(dāng)于電解水，則電解水的質(zhì)量為13.4 g-11.6 g=1.8 g，電解1.8 g水轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2 mol，所以整個(gè)過程中轉(zhuǎn)移電子的總物質(zhì)的量為0.3 mol，數(shù)目為0.3NA，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由分析可知，該電解過程中陽極的電極反應(yīng)為2H2O-4e-==O2↑+4H+，轉(zhuǎn)移0.3 mol電子，產(chǎn)生的氧氣的物質(zhì)的量為0.075 mol，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.68 L，陰極的電極反應(yīng)為Ag++e-==Ag、2H2O+2e-==H2↑+2OH-，陰極上產(chǎn)生氫氣，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時(shí)，產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量為0.1 mol，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L，所以兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.92 L氣體，B項(xiàng)正確；電解過程中溶液中的氫離子最終增加了0.1 mol，所以最后溶液中c(H+)==0.1 mol·L-1，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解過程相當(dāng)于減少了氧化銀和水，只加入Ag2CO3不能將溶液復(fù)原，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
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10.(2023·北京卷)回收利用工業(yè)廢氣中的CO2和SO2，實(shí)驗(yàn)原理示意圖如下。
下列說法不正確的是(　　)
A.廢氣中SO2排放到大氣中會形成酸雨
B.裝置a中溶液顯堿性的原因是HC的水解程度大于HC的電離程度
C.裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的CO2和SO2
D.裝置b中的總反應(yīng)為S+CO2+H2O HCOOH+S
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解析:SO2是酸性氧化物，廢氣中SO2排放到空氣中會形成硫酸型酸雨，故A正確；裝置a中溶液的溶質(zhì)為NaHCO3，溶液顯堿性，說明HC的水解程度大于其電離程度，故B正確；裝置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2氣體，CO2與NaHCO3溶液不反應(yīng)，不能吸收CO2，故C錯(cuò)誤；由電解池陰極和陽極反應(yīng)式可知，裝置b中總反應(yīng)為S+CO2+H2O HCOOH+S，故D正確。
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11.利用氫氧燃料電池，以鎳、鐵作電極電解NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4，其在濃堿中穩(wěn)定存在)的裝置如圖所示。已知固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，在高溫下能傳導(dǎo)O2-。下列說法正確的是 (　　)
A.電極b的電極反應(yīng)為H2-2e-==2H+
B.電極d材料是鐵電極，電極反應(yīng)為Fe-2e-+2OH-==Fe(OH)2
C.理論上，固體電解質(zhì)中每遷移0.3 mol O2-，可以制得16.6 g Na2FeO4
D.為提高Na2FeO4的產(chǎn)率，應(yīng)使用陽離子交換膜
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解析:裝置圖中，左側(cè)裝置為氫氧燃料電池，右側(cè)裝置為電解池。氫氧燃料電池中，負(fù)極反應(yīng)式為2H2+2O2--4e-==2H2O，正極反應(yīng)式為O2+4e-==2O2-；電解池中，F(xiàn)e電極(陽極)反應(yīng)式為Fe+8OH--6e-==Fe+4H2O，Ni電極(陰極)反應(yīng)式為6H2O+6e-==3H2↑+6OH-。從圖中箭頭可知，電極c產(chǎn)生的H2流入電極b中，所以電極c為陰極(Ni電極)，電極b為負(fù)極；電極a為正極，電極d為陽極(Fe電極)。理論上，固體電解質(zhì)中每遷移0.3 mol O2-，電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.6 mol，可以制得0.1 mol Na2FeO4，質(zhì)量為0.1 mol ×166 g·mol-1=16.6 g，C正確；陽極需要消耗OH-，陰極不斷生成OH-，為提高Na2FeO4的產(chǎn)率，應(yīng)使用陰離子交換膜，D不正確。
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二、非選擇題
12.(12分)某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題(甲、乙、丙三池中溶質(zhì)足量，體積均為1 L)，當(dāng)閉合該裝置的開關(guān)K時(shí)，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題:
(1)甲、乙、丙三池中為原電池的是　　　　(填“甲池”“乙池”或“丙池”)，A電極的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，C電極的電極反應(yīng)式為　　　 　　　。
甲池　
CH3OCH3-12e-+16OH-==2C+11H2O　
Ag-e-==Ag+
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解析:從圖中可以看出，甲池為燃料電池，乙池和丙池為電解池。則甲、乙、丙三池中為原電池的是甲池，A電極的電極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-+16OH-==2C+11H2O；乙池中，C電極與燃料電池的正極相連，則C電極為陽極，Ag失電子生成Ag+，電極反應(yīng)式為Ag-e-==Ag+。
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二、非選擇題
12.(12分)某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題(甲、乙、丙三池中溶質(zhì)足量，體積均為1 L)，當(dāng)閉合該裝置的開關(guān)K時(shí)，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題:
(2)丙池總反應(yīng)的離子方程式為
　　　　　　　 　　　　　　　。
解析:丙池中，陰極Cu2+得電子生成Cu，陽極H2O失電子生成O2和H+，總反應(yīng)的離子方程式為2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+。
2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+
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二、非選擇題
12.(12分)某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題(甲、乙、丙三池中溶質(zhì)足量，體積均為1 L)，當(dāng)閉合該裝置的開關(guān)K時(shí)，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題:
(3)當(dāng)甲池中B電極上消耗O2的體積為560 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，理論上通過乙池的電量為　　　　　　(法拉第常數(shù)F=9.65×104 C·mol-1)，丙池溶液的pH為 ____　(忽略溶液體積的變化)。
9.65×103 C　
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解析:當(dāng)甲池中B電極上消耗O2的體積為560 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，線路中通過電子的物質(zhì)的量n(e-)=×4=0.1 mol，理論上通過乙池的電量為0.1 mol
×9.65×104 C·mol-1=9.65×103 C；丙池中，可建立關(guān)系式:H+~e-，則溶液中生成H+的物質(zhì)的量為0.1 mol，溶液的pH為1。課時(shí)跟蹤檢測(三十三)電化學(xué)中多池串聯(lián)及電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算
一、選擇題
1.在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中,用石墨作電極進(jìn)行電解,兩極上均收集到2.24 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為 (　　)
A.1 mol·L-1 B.2 mol·L-1
C.3 mol·L-1 D.4 mol·L-1
2.(2025·鄭州高二期中)如圖所示的裝置中,X、Y、Q、W都是石墨電極,將電源接通后,W極附近顏色逐漸加深。下列說法不正確的是 (　　)
A.電源的M極為正極
B.電極X和Y產(chǎn)生單質(zhì)物質(zhì)的量之比為1∶2
C.若甲裝置中盛有足量CuSO4溶液,通電一段時(shí)間,加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)原狀
D.欲用乙裝置給銅鍍銀,U極應(yīng)該是Ag,電鍍液選擇AgNO3溶液
3.電解一定量的硫酸銅溶液的實(shí)驗(yàn)裝置如圖①所示,電解的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖②所示,橫軸表示電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量,縱軸表示電解過程中產(chǎn)生氣體的總體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則下列說法正確的是 (　　)
A.開始時(shí)b電極上有紅色物質(zhì)析出,而后有氣泡產(chǎn)生
B.a電極上的電子經(jīng)溶液流向b電極再流入直流電源
C.在PQ段,產(chǎn)生的H2和O2的體積之比為1∶2
D.從開始到Q點(diǎn),裝置中產(chǎn)生的氣體中有0.1 mol氧氣
4.NaBH4燃料電池具有電壓高、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)。以該燃料電池為電源電解精煉銅的裝置如圖所示。下列說法不正確的是 (　　)
A.離子交換膜應(yīng)為陽離子交換膜,Na+由左極室向右極室遷移
B.該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為B+8OH--8e-B+6H2O
C.電解池中的電解質(zhì)溶液可以選擇 CuSO4溶液
D.每消耗2.24 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí),A電極的質(zhì)量減輕12.8 g
5.如圖所示,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽離子交換膜。下列有關(guān)說法正確的是 (　　)
A.通入氧氣的一極為正極,發(fā)生的電極反應(yīng)為O2-4e-+2H2O4OH-
B.乙裝置中鐵電極為陰極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+
C.反應(yīng)一段時(shí)間后,乙裝置中在鐵電極區(qū)生成氫氧化鈉
D.反應(yīng)一段時(shí)間后,丙裝置中硫酸銅溶液濃度保持不變
6.(2025·安慶高二檢測)常溫下用石墨作電極,電解100 mL 0.1 mol·L-1的Cu(NO3)2和0.1 mol·L-1的AgNO3組成的混合溶液,當(dāng)某一電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12 L時(shí),假設(shè)溶液體積不變,下列說法正確的是 (　　)
A.陰極增重1.4 g
B.所得溶液c(H+)<0.1 mol·L-1
C.陰極增重0.64 g
D.所得溶液c(H+)>0.1 mol·L-1
7.用電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2)時(shí),以鐵板作陰、陽極,處理過程中發(fā)生反應(yīng):Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列說法正確的是 (　　)
A.電解過程中廢水的pH會減小
B.陽極反應(yīng)式為Fe-3e-Fe3+
C.電解后除Cr(OH)3沉淀外,還有Fe(OH)3沉淀生成
D.電路中每轉(zhuǎn)移0.6 mol e-,最多有0.2 mol Cr2被氧化
8.(2025·湛江高二檢測)利用鎂 次氯酸鹽電池為電源,模擬電浮選凝聚法處理污水示意圖如圖所示,通過鐵和石墨電極在污水中電解,利用污水中溶解的氧將生成的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀吸附污染物,氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層,從而達(dá)到凈水的目的。下列說法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.鎂 次氯酸鹽電池總反應(yīng)的離子方程式為Mg+ClO-+H2OMg(OH)2+Cl-
B.M應(yīng)是石墨電極,N應(yīng)是鐵電極
C.生成Fe(OH)3沉淀反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++10H2O+O24Fe(OH)3↓+8H+
D.將污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層的氣泡成分主要是H2
9.用石墨作電極電解1 000 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,通電一段時(shí)間后關(guān)閉電源,測得溶液的質(zhì)量減少了13.4 g。下列有關(guān)敘述正確的是(NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值) (　　)
A.電解過程中流經(jīng)外電路的電子數(shù)目為0.1NA
B.兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.92 L氣體
C.電解后溶液中H+濃度為0.01 mol·L-1(假設(shè)溶液體積不變)
D.加入13.8 g Ag2CO3可將溶液復(fù)原
10.(2023·北京卷)回收利用工業(yè)廢氣中的CO2和SO2,實(shí)驗(yàn)原理示意圖如下。
下列說法不正確的是 (　　)
A.廢氣中SO2排放到大氣中會形成酸雨
B.裝置a中溶液顯堿性的原因是HC的水解程度大于HC的電離程度
C.裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的CO2和SO2
D.裝置b中的總反應(yīng)為S+CO2+H2OHCOOH+S
11.利用氫氧燃料電池,以鎳、鐵作電極電解NaOH溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4,其在濃堿中穩(wěn)定存在)的裝置如圖所示。已知固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體,在高溫下能傳導(dǎo)O2-。下列說法正確的是 (　　)
A.電極b的電極反應(yīng)為H2-2e-2H+
B.電極d材料是鐵電極,電極反應(yīng)為Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2
C.理論上,固體電解質(zhì)中每遷移0.3 mol O2-,可以制得16.6 g Na2FeO4
D.為提高Na2FeO4的產(chǎn)率,應(yīng)使用陽離子交換膜
二、非選擇題
12.(12分)某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題(甲、乙、丙三池中溶質(zhì)足量,體積均為1 L),當(dāng)閉合該裝置的開關(guān)K時(shí),觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題:
(1)甲、乙、丙三池中為原電池的是　　　　(填“甲池”“乙池”或“丙池”),A電極的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　,C電極的電極反應(yīng)式為 　。
(2)丙池總反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)當(dāng)甲池中B電極上消耗O2的體積為560 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí),理論上通過乙池的電量為　　　　　　　　(法拉第常數(shù)F=9.65×104 C·mol-1),丙池溶液的pH為 　(忽略溶液體積的變化)。
課時(shí)跟蹤檢測(三十三)
1.選A　分析電解H2SO4、CuSO4的混合液時(shí)陰、陽兩極的電極反應(yīng)可知,兩極產(chǎn)生的氣體分別為H2、O2各0.1 mol,O2是由OH-失去0.4 mol電子而得到,H2是由H+得到0.2 mol電子而生成。由電子得失守恒知,還有0.2 mol電子是Cu2+得到的,故Cu2+的物質(zhì)的量是0.1 mol,則Cu2+的物質(zhì)的量濃度為=1 mol·L-1。
2.選C　電源接通后,W極附近顏色逐漸加深,W是陰極,則N是原電池負(fù)極、M是正極,故A正確。X是陽極、Y是陰極,X極發(fā)生反應(yīng)4OH--4e-2H2O+O2↑;Y極發(fā)生反應(yīng)Cu2++2e-Cu,根據(jù)得失電子守恒,電極X和Y產(chǎn)生單質(zhì)物質(zhì)的量之比為1∶2,故B正確。若甲裝置中盛有足量硫酸銅溶液,X極放出O2、Y極生成Cu,通電一段時(shí)間,加入適量氧化銅可以使溶液恢復(fù)原狀,故C錯(cuò)誤。乙裝置U是陽極、R是陰極,欲用乙裝置給銅鍍銀,銀作陽極、銅作陰極,U極應(yīng)該是Ag,電鍍液選擇硝酸銀溶液,故D正確。
3.選D　根據(jù)電子的流向可知,a電極為電解池的陰極、b電極為電解池的陽極。b電極上無紅色物質(zhì)析出,但一直有氧氣產(chǎn)生,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電子僅在外電路中移動,溶液中為陰、陽離子的定向移動,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖像和反應(yīng)過程可知,剛開始為電解CuSO4溶液的過程,僅有氧氣生成,PQ段為電解H2O的過程,則a電極上生成氫氣,b電極上生成氧氣,且二者的體積之比為2∶1,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在電解過程中,每轉(zhuǎn)移4 mol電子,有1 mol O2生成,由圖像可知,從開始到Q點(diǎn)轉(zhuǎn)移的電子為0.4 mol,故有0.1 mol O2生成,D項(xiàng)正確。
4.選D　通入O2發(fā)生反應(yīng)O2+4e-+2H2O4OH-,通入O2的一極為正極。Na+通過交換膜進(jìn)入右邊得到濃NaOH溶液,故離子交換膜允許Na+通過,是陽離子交換膜,A正確;根據(jù)圖示,負(fù)極B轉(zhuǎn)化為 B,反應(yīng)式為B+8OH--8e-B+6H2O,B正確;該電解池用于電解精煉銅,電解質(zhì)溶液可以選擇CuSO4溶液,C正確;A極連接原電池的正極,作陽極,每消耗2.24 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí),轉(zhuǎn)移電子 0.4 mol,但陽極上(A極)為粗銅,不只有Cu參與放電,還有比Cu 活潑的金屬放電,故減少質(zhì)量不一定為12.8 g,D不正確。
5.選C　甲裝置為燃料電池,通氧氣一極為正極,電解質(zhì)為KOH,正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O4OH-,故A錯(cuò)誤;通甲醚的一極為負(fù)極,即Fe電極為陰極,陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,故B錯(cuò)誤;乙裝置中鐵為陰極,陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,X為陽離子交換膜,允許Na+通過,反應(yīng)一段時(shí)間后,乙裝置中鐵電極區(qū)生成NaOH,故C正確;丙裝置為電解池,精銅作陰極,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu,粗銅作陽極,電極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+,但粗銅中含有比Cu活潑的金屬如Zn、Fe等,這些金屬先失電子,使CuSO4溶液的濃度減小,故D錯(cuò)誤。
6.選D　100 mL 0.1 mol·L-1的硝酸銅和0.1 mol·L-1的硝酸銀組成的混合溶液,含有銀離子、銅離子各0.01 mol,用石墨作電極電解混合液,當(dāng)某一電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12 L時(shí):
假設(shè)1:當(dāng)陰極上生成的氣體體積為1.12 L,即=0.05 mol,說明銀離子、銅離子放電完全,溶液中的氫離子放電生成氫氣0.05 mol,
陰極:Ag++e-Ag;Cu2++2e-Cu;2H++2e-H2↑,
轉(zhuǎn)移電子數(shù):Ag+　+　e-Ag
0.01 0.01 0.01
Cu2+　+　2e-Cu
0.01 0.02 0.01
2H+　+　2e-H2↑
0.1 0.1 0.05
共轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.01+0.02+0.1=0.13 mol,陰極增重0.01×108+0.01×64=1.72 g
陽極為氫氧根離子放電生成氧氣,電極反應(yīng)式:
4OH--4e-2H2O+O2↑
0.13 0.13
則反應(yīng)后溶液中的氫離子濃度為=0.3 mol·L-1,故D正確。
假設(shè)2:當(dāng)陽極上生成的氣體體積為1.12 L,即=0.05 mol,陽極電極反應(yīng)式:4OH--4e-2H2O+O2↑,則共轉(zhuǎn)移電子0.05 mol×4=0.2 mol;
陰極:Ag++e-Ag;Cu2++2e-Cu;2H++2e-H2↑;
轉(zhuǎn)移電子數(shù):Ag+　+　e-Ag
0.01 0.01 0.01
Cu2+　+　2e-Cu
0.01 0.02 0.01
2H+　+　2e-　　　　　　H2↑
0.17 (0.2-0.03)=0.17 0.085
所以陰極增重0.01×108+0.01×64=1.72 g,反應(yīng)后溶液中的氫離子濃度為=0.3 mol·L-1,故D正確。
7.選C　由反應(yīng)式Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O可知,處理過程中消耗氫離子,溶液的酸性減弱,pH增大,故A錯(cuò)誤;電解時(shí),鐵板作陽極,陽極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,故B錯(cuò)誤;陰極發(fā)生還原反應(yīng),溶液中的氫離子得到電子減少,同時(shí)生成氫氧根離子,Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,有Fe3+生成,所以有Fe(OH)3沉淀生成,故C正確;Fe-2e-Fe2+,則轉(zhuǎn)移電子數(shù)0.6 mol需要0.3 mol Fe,再根據(jù)反應(yīng)的離子方程式得關(guān)系式:6Fe~12e-~6Fe2+~Cr2,故被還原的Cr2的物質(zhì)的量為0.05 mol,故D錯(cuò)誤。
8.選B　由原電池結(jié)構(gòu)可知,Mg失去電子作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Mg+2OH--2e-Mg(OH)2,石墨是正極,電極反應(yīng)式為ClO-+H2O+2e-Cl-+2OH-,總反應(yīng)的離子方程式為Mg+ClO-+H2OMg(OH)2+Cl-,A項(xiàng)正確;污水處理中,要得到Fe(OH)3沉淀,應(yīng)引入Fe2+,鐵電極應(yīng)是陽極(M電極),石墨應(yīng)是陰極(N電極),B項(xiàng)錯(cuò)誤;鐵電極只能生成Fe2+,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,Fe2+被污水中溶解的O2氧化生成Fe(OH)3沉淀,離子方程式為4Fe2++10H2O+O24Fe(OH)3↓+8H+,C項(xiàng)正確;N電極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,產(chǎn)生的H2將污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層,D項(xiàng)正確。
9.選B　用石墨作電極電解1 000 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,陰極上先發(fā)生的電極反應(yīng)為Ag++e-Ag,假設(shè)0.1 mol銀離子全部放電,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1 mol,則析出金屬銀的質(zhì)量為0.1 mol×108 g·mol-1=10.8 g,此時(shí)陽極上的電極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+,轉(zhuǎn)移0.1 mol電子時(shí)生成的氧氣的質(zhì)量為0.025 mol×32 g·mol-1=0.8 g,所以此時(shí)溶液質(zhì)量減少10.8 g+0.8 g=11.6 g<13.4 g,則接下來陰極上放電的是氫離子,陽極上仍是OH-放電,此階段相當(dāng)于電解水,則電解水的質(zhì)量為13.4 g-11.6 g=1.8 g,電解1.8 g水轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2 mol,所以整個(gè)過程中轉(zhuǎn)移電子的總物質(zhì)的量為0.3 mol,數(shù)目為0.3NA,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由分析可知,該電解過程中陽極的電極反應(yīng)為2H2O-4e-O2↑+4H+,轉(zhuǎn)移0.3 mol電子,產(chǎn)生的氧氣的物質(zhì)的量為0.075 mol,即標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.68 L,陰極的電極反應(yīng)為Ag++e-Ag、2H2O+2e-H2↑+2OH-,陰極上產(chǎn)生氫氣,當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時(shí),產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量為0.1 mol,即標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L,所以兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.92 L氣體,B項(xiàng)正確;電解過程中溶液中的氫離子最終增加了0.1 mol,所以最后溶液中c(H+)==0.1 mol·L-1,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電解過程相當(dāng)于減少了氧化銀和水,只加入Ag2CO3不能將溶液復(fù)原,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
10.選C　SO2是酸性氧化物,廢氣中SO2排放到空氣中會形成硫酸型酸雨,故A正確;裝置a中溶液的溶質(zhì)為NaHCO3,溶液顯堿性,說明HC的水解程度大于其電離程度,故B正確;裝置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2氣體,CO2與NaHCO3溶液不反應(yīng),不能吸收CO2,故C錯(cuò)誤;由電解池陰極和陽極反應(yīng)式可知,裝置b中總反應(yīng)為S+CO2+H2OHCOOH+S,故D正確。
11.選C　裝置圖中,左側(cè)裝置為氫氧燃料電池,右側(cè)裝置為電解池。氫氧燃料電池中,負(fù)極反應(yīng)式為2H2+2O2--4e-2H2O,正極反應(yīng)式為O2+4e-2O2-;電解池中,Fe電極(陽極)反應(yīng)式為Fe+8OH--6e-Fe+4H2O,Ni電極(陰極)反應(yīng)式為6H2O+6e-3H2↑+6OH-。從圖中箭頭可知,電極c產(chǎn)生的H2流入電極b中,所以電極c為陰極(Ni電極),電極b為負(fù)極;電極a為正極,電極d為陽極(Fe電極)。理論上,固體電解質(zhì)中每遷移0.3 mol O2-,電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.6 mol,可以制得0.1 mol Na2FeO4,質(zhì)量為0.1 mol ×166 g·mol-1=16.6 g,C正確;陽極需要消耗OH-,陰極不斷生成OH-,為提高Na2FeO4的產(chǎn)率,應(yīng)使用陰離子交換膜,D不正確。
12.解析:(1)從圖中可以看出,甲池為燃料電池,乙池和丙池為電解池。則甲、乙、丙三池中為原電池的是甲池,A電極的電極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-+16OH-2C+11H2O;乙池中,C電極與燃料電池的正極相連,則C電極為陽極,Ag失電子生成Ag+,電極反應(yīng)式為Ag-e-Ag+。(2)丙池中,陰極Cu2+得電子生成Cu,陽極H2O失電子生成O2和H+,總反應(yīng)的離子方程式為2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。(3)當(dāng)甲池中B電極上消耗O2的體積為560 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí),線路中通過電子的物質(zhì)的量n(e-)=×4=0.1 mol,理論上通過乙池的電量為0.1 mol×9.65×104 C·mol-1=9.65×103 C;丙池中,可建立關(guān)系式:H+~e-,則溶液中生成H+的物質(zhì)的量為0.1 mol,溶液的pH為1。
答案:(1)甲池　CH3OCH3-12e-+16OH-2C+11H2O　Ag-e-Ag+　(2)2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+　(3)9.65×103 C　1
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